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热化学储热热 电子发电装置

阅读：1014发布：2020-09-11

专利汇可以提供热化学储热热电子发电装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于光热发电技术领域，具体提供一种热化学储热热电子发电装置。本发明旨在解决现有热电子发电装置的发电效率很容易受到太阳辐射强度影响的问题。本发明的热电子发电装置包括热电子发电组件以及与热电子发电组件相连的储热组件；其中，热电子发电组件能够将太阳能转化为电能并输出，储热组件包括外壳以及容纳在外壳中的热化学储热元件，热化学储热元件能够吸收太阳辐射，并且将太阳能转化为化学能储存，当太阳辐射的强度发生变化时，储热组件能够与热电子发电组件进行热交换，从而稳定热电子发电组件的工作温度，以便有效保证热化学储热热电子发电装置能够稳定地输出电能，进而有效稳定热化学储热热电子发电装置的发电效率。，下面是热化学储热热电子发电装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热化学储热热电子发电装置包括热电子发电组件以及与所述热电子发电组件相连的热化学储热元件；
所述热电子发电组件能够将热能转化为电能；
所述热化学储热元件用于储存热能，并且与所述热电子发电组件进行热交换，以便稳定所述热电子发电组件的工作温度。
2.根据权利要求1所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热化学储热元件上设置有多个呈阵列分布的通孔；并且
所述热电子发电组件嵌设在所述通孔中。
3.根据权利要求2所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热化学储热元件由耐高温金属和热化学储热材料制成。
4.根据权利要求2所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热电子发电组件包括阴极和阳极；
所述阴极与所述通孔相连，并且所述阴极能够通过吸收所述热化学储热元件中的热量向所述阳极释放热电子。
5.根据权利要求4所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述阴极为套管结构，并且
所述阴极的尺寸与所述通孔的尺寸相匹配。
6.根据权利要求4所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热电子发电组件还包括密封元件；
所述密封元件、所述阴极和所述阳极形成有密闭空间，所述密闭空间为真空，并且储存有铯蒸气和/或钡蒸气。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热化学储热热电子发电装置还包括产热元件；
所述产热元件与所述热化学储热元件相连，用于向所述热化学储热元件提供热量。
8.根据权利要求7所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述产热元件为核反应堆燃料棒；或者
所述产热元件包括燃烧室，所述燃烧室用于燃烧化石燃料。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热化学储热热电子发电装置还包括聚光组件；
所述聚光组件能够将太阳辐射聚集至所述热化学储热元件；
所述聚光组件为菲涅尔聚光器、槽式聚光器、碟式聚光器和塔式聚光器中的至少一种。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的热化学储热热电子发电装置，其特征在于，所述热化学储热热电子发电装置还包括热力循环发电组件；
所述热力循环发电组件与所述热电子发电组件和所述热化学储热元件相连，并且所述热力循环发电组件能够将热能转化为电能；
所述热力循环发电组件为斯特林循环发电机和/或布雷顿循环发电机。

说明书全文

热化学储热热电子发电装置

技术领域

[0001] 本发明属于光热发电技术领域，具体提供一种热化学储热热电子发电装置。

背景技术

[0002] 随着科学技术的不断进步以及地球资源的不断消耗，人们开始热衷于研究各种可再生资源的利用方法；其中，太阳能作为地球上最充裕的碳中性可再生能源，一直以来都是可再生能源利用技术的研究重点。通常地，现有太阳能光热发电技术都是先通过集光器接
收太阳辐射，然后再利用热电转化装置将太阳能转化为电能。同时，根据热电转换方式的不同，现有太阳能光热发电技术主要分为传统热力循环发电技术、温差发电技术以及热电子
发电技术三种。

[0003] 进一步地，传统热力循环发电技术是通过将太阳能转化为机械能，再将机械能转化为电能来实现发电，其主要包括斯特林循环发电技术、朗肯循环发电技术和布雷顿循环
发电技术三种发电方式。而热电子发电技术主要是通过太阳能激发出的电子作为能量传输
介质来将太阳能转化为电能，热电子发电技术不仅具有良好的持续发电能力，并且其在发
电过程中只需进行静态运动，因此，热电子发电技术无需运动部件即可实现发电。在热电子发电技术中，其电子产生方式主要包括热诱导热电子发射技术和光子增强热电子发射技术
两种。

[0004] 具体地，热诱导热电子发射技术能够直接吸收聚焦的太阳辐射并将其转化为热能，使得阴极中的自由电子经热化逸出阴极表面并发射至真空中，最后克服空间电荷势垒
被近邻的阳极接收，从而将太阳能转化为电能。与热诱导电子发射技术相比，光子增强热电子发射技术则能够对太阳辐射进行更加高效的利用；进一步地，光子增强热电子发射技术
能够运用半导体来吸收太阳辐射中的超带隙光子从而产生光生电子，同时，太阳辐射中的
多余能量和亚带隙光子还能够被吸收转化为热能，以便热化电子并使其从阴极表面逸出投
射至阳极。但是，现有光子增强热电子发射技术的运用还是具有很多缺点；例如，现有发电装置在运用光子增强热电子发射技术进行发电时很容易受到太阳辐射强度的影响；换言
之，现有光子增强热电子发电装置中阴极和阳极的温度很容易受到太阳辐射强度的影响，
从而对电子的产生、输运和接收造成影响，进而严重影响电能的稳定输出。

[0005] 相应地，本领域需要一种新的热化学储热热电子发电装置来解决上述问题。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有热电子发电装置的发电效率很容易受到太阳辐射强度影响的问题，本发明提供了一种热化学储热热电子发电装置，所述
热化学储热热电子发电装置包括热电子发电组件以及与所述热电子发电组件相连的热化
学储热元件；所述热电子发电组件能够将热能转化为电能；所述热化学储热元件用于储存
热能，并且与所述热电子发电组件进行热交换，以便稳定所述热电子发电组件的工作温度。

[0007] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述热化学储热元件上设置有多个呈阵列分布的通孔；并且所述热电子发电组件嵌设在所述通孔中。

[0008] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述热化学储热元件由耐高温金属和热化学储热材料制成。

[0009] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述热电子发电组件包括阴极和阳极；所述阴极与所述通孔相连，并且所述阴极能够通过吸收所述热化学储热元件
中的热量向所述阳极释放热电子。

[0010] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述阴极为套管结构，并且所述阴极的尺寸与所述通孔的尺寸相匹配。

[0011] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述热电子发电组件还包括密封元件；所述密封元件、所述阴极和所述阳极形成有密闭空间，所述密闭空间为真空，并且储存有铯蒸气和/或钡蒸气。

[0012] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述热化学储热热电子发电装置还包括产热元件；所述产热元件与所述热化学储热元件相连，用于向所述热化学储
热元件提供热量。

[0013] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述产热元件为核反应堆燃料棒；或者所述产热元件包括燃烧室，所述燃烧室用于燃烧化石燃料。

[0014] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述热化学储热热电子发电装置还包括聚光组件；所述聚光组件能够将太阳辐射聚集至所述热化学储热元件；所述
聚光组件为菲涅尔聚光器、槽式聚光器、碟式聚光器和塔式聚光器中的至少一种。

[0015] 在上述热化学储热热电子发电装置的优选技术方案中，所述热化学储热热电子发电装置还包括热力循环发电组件；所述热力循环发电组件与所述热电子发电组件和所述热
化学储热元件相连，并且所述热力循环发电组件能够将热能转化为电能；所述热力循环发
电组件为斯特林循环发电机和/或布雷顿循环发电机。

[0016] 本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，本发明的热化学储热热电子发电装置包括热电子发电组件以及与所述热电子发电组件相连的热化学储热元
件；其中，所述热电子发电组件能够将热能转化为电能并输出，所述热化学储热元件能够将太阳能转化为化学能储存，当太阳辐射的强度发生变化时，所述热化学储热元件能够与所
述热电子发电组件进行热交换，从而有效稳定所述热电子发电组件的工作温度，进而极大
程度地保证所述热电子发电组件能够稳定地输出电能；同时，所述热化学储热热电子发电
装置还包括热力循环发电组件，所述热力循环发电组件与所述热电子发电组件相连，以便
将所述热电子发电组件发电时产生的热量再次转化为电能，从而实现能源的梯级利用，进
而最大程度地提高所述热化学储热热电子发电装置的发电效率。
附图说明

[0017] 图1是本发明的热化学储热热电子发电装置的第一优选实施例的第一示意图；

[0018] 图2是本发明的热化学储热热电子发电装置的第一优选实施例的第二示意图；

[0019] 图3是本发明的热化学储热热电子发电装置的第二优选实施例的结构示意图；

[0020] 图4是本发明的热化学储热热电子发电装置的第三优选实施例的结构示意图；

[0021] 图5是本发明的热化学储热热电子发电装置的热力循环发电组件为布雷顿联合循环发电装置时的结构示意图；

[0022] 图6是本发明的热化学储热热电子发电装置的热力循环发电组件为斯特林联合循环发电装置时的结构示意图。

[0023] 附图说明：1、外壳；2、热化学储热元件；3、阴极；4、阳极；5、透平；6、发电机；7、压缩机；8、再热器；9、膨胀腔；10、压缩腔；11、冷却器；12、回热器；13、核反应堆燃料棒；14、燃烧室。

具体实施方式

[0024] 下面参照附图来描述本发明的两种优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中所述的热化学储热热电子发电装置的各个元件都具有预定的形状和结构，但是，这些元件显
然还可以被设置成其他形状和结构，只要该元件能够完成预定功能即可。这种元件形状和
结构的改变并不偏离本发明的基本原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

[0025] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等用于指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0026] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“连通”等表示连接关系的词都应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0027] 基于背景技术中提出的现有热电子发电装置的发电效率很容易受到太阳辐射强度影响的问题；具体地，在现有光子增强热电子发电装置中，所述发电装置能够运用半导体吸收太阳辐射中的超带隙光子，从而产生光生电子；同时，太阳辐射中的多余能量还能够被发电装置吸收转化为热能，进而热化电子并使其从阴极表面逸出投射至阳极。但是，现有光子增强热电子发电装置在运用过程中还是具有很多缺点；例如，所述发电装置在运用光子
增强热电子发射技术进行发电时很容易受到太阳辐射强度的影响；进一步地，太阳辐射的
强度会影响发电装置中阴极和阳极的温度，从而对光生电子的产生、输运和接收造成影响，进而严重影响电能的稳定输出。为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种新的
热化学储热热电子发电装置，所述热化学储热热电子发电装置包括热电子发电组件以及与
所述热电子发电组件相连的热化学储热元件；其中，所述热电子发电组件能够将热能转化
为电能并输出，所述热化学储热元件能够将太阳能转化为化学能储存，当太阳辐射的强度
发生变化时，所述热化学储热元件能够与所述热电子发电组件进行热交换，从而有效稳定
所述热电子发电组件的工作温度，进而极大程度地保证所述热化学储热热电子发电装置能
够稳定地输出电能。

[0028] 以下先结合图1和图2对本发明的热化学储热热电子发电装置的第一优选实施例的结构和使用过程进行说明；其中，图1是本发明的热化学储热热电子发电装置的第一优选实施例的第一示意图，图2是本发明的热化学储热热电子发电装置的第一优选实施例的第
二示意图。具体地，本发明的热化学储热热电子发电装置包括热电子发电组件以及与所述
热电子发电组件相连的热化学储热元件2。所述热电子发电组件能够将热能转化为电能，从而有效保证所述热化学储热热电子发电装置能够产生电能；同时，热化学储热元件2能够将太阳能转化为化学能储存，当太阳辐射的强度发生变化时，热化学储热元件2能够与所述热电子发电组件进行热交换，使得所述热电子发电组件的工作温度得以稳定，从而有效避免
现有热电子发电装置的发电效率很容易受到太阳辐射强度影响的问题，进而极大程度地保
证所述热化学储热热电子发电装置能够稳定地输出电能。

[0029] 进一步地，如图1和2所示，在本发明的热化学储热热电子发电装置的第一优选实施例中，热化学储热元件2能够吸收太阳辐射，使得自身的温度被提高，以便将太阳能转化为化学能储存。同时，热化学储热元件2储存的化学能能够通过可逆反应产生热量，并以热传导和热对流的方式传递给所述热电子发电组件，从而有效稳定所述热电子发电组件的工
作温度。具体地，热化学储热元件2以耐高温金属为基质，并且复合热化学储热材料而制成；
需要说明的是，热化学储热材料能够在不同的温度条件下发生不同的化学反应，从而实现
吸热或放热的效果，以便有效稳定所述热电子发电组件的温度。

[0030] 具体而言，当太阳辐射充足时，热化学储热元件2大量吸热使得自身温度不断提高，当热化学储热元件2的温度提高至高于内部的热化学储热材料的反应平衡温度时，热化学储热材料就会发生吸热反应，进而将多余的热量转化为自身的化学能储存起来，以便有
效稳定热化学储热元件2的温度。此外，当太阳辐射不足时，热化学储热元件2需要不断向所述热电子发电组件提供热量，从而导致自身温度不断降低，当热化学储热元件2的温度降低至低于内部的热化学储热材料的反应平衡温度时，热化学储热材料就会与空气发生放热反
应，从而将自身储存的化学能转化为热能释放出来，以便进一步有效稳定热化学储热元件2的温度，进而有效稳定所述热电子发电组件的工作温度，以便极大程度地稳定所述热化学
储热热电子发电装置的输出功率。

[0031] 本领域技术人员能够理解的是，优选地，热化学储热元件2以钨为基质，复合氧化铜经高温烧结而成；当然，热化学储热元件2也可以由其他材料制成，例如，耐高温金属可以选用钨、钼、铌等；热化学储热材料可以选用氧化钴、氧化铜、氧化锰等。以热化学储热元件2由钨和氧化铜制成为例，在太阳辐射充足的情况下，热化学储热元件2大量吸热，使得热化学储热元件2的温度不断升高，当热化学储热元件2中的氧化铜的温度达到1100℃时，氧化
铜发生吸热反应分解为氧化亚铜和氧气，以便维持热化学储热元件2的温度不变，并且将多余的热量转化为自身的化学能储存起来，从而有效稳定热化学储热元件2的工作温度。在太阳辐射不足的情况下，热化学储热元件2需要不断向所述热电子发电组件提供热量，从而导致热化学储热元件2中的氧化亚铜的温度不断降低，当氧化亚铜的温度低于1100℃时，氧化亚铜与空气中的氧气发生放热反应而重新合成氧化铜，从而将自身储存的化学能转化为热
能释放出来，以便有效稳定热化学储热元件2的温度，进而有效稳定所述热电子发电组件的工作温度，以便极大程度地稳定所述热化学储热热电子发电装置的输出功率。

[0032] 继续参阅图1和图2，进一步地，所述热化学储热热电子发电装置还包括外壳1，外壳1罩设在热化学储热元件2的外部，并且外壳1由耐高温材料制成，当热化学储热元件2长
时间达到反应平衡温度时，外壳1也不会发生氧化反应。同时，外壳1还能够将太阳辐射产生的热量快速传递给热化学储热元件2，以便热化学储热元件2能够高效吸收太阳辐射产生的
热量；此外，外壳1还能够有效避免热化学储热元件2与外界空气发生不必要的化学反应，以便最大程度地减少所述热化学储热热电子发电装置的能量消耗。本领域技术人员能够理解
的是，优选地，外壳1由ZG40Cr28Ni48W5Si2 合金制成。

[0033] 具体地，在本发明的第一优选实施例中，热化学储热元件2上设置有多个呈阵列分布的通孔，所述热电子发电组件嵌设在所述通孔中，从而最大程度地增大所述热电子发电
组件与热化学储热元件2的接触面积，进而使得所述热电子发电组件能够与热化学储热元
件2进行充分的热交换。可以理解的是，所述通孔的数量和分布方式可以由技术人员根据实际使用需求自行设定。优选地，所述热电子发电组件的表面镀有具有高导热系数的氮化硼
陶瓷材料，以便所述热电子发电组件能够通过氮化硼陶瓷与热化学储热元件2进行接触，从而进一步有效保证所述热电子发电组件与热化学储热元件2之间的热交换。本领域技术人
员能够理解的是，优选地，热化学储热元件2上设置的多个所述通孔的尺寸相同，并且所述通孔均匀地设置在热化学储热元件2上，以便使得所述通孔中能够设置相同的热电子发电
组件，同时，所述多个热电子发电组件还能够均匀地设置在热化学储热元件2上，从而有效保证所述多个热电子发电组件能够产生相同的输出电流，进而最大程度地减小由于串联电
阻而造成的电能损耗，以便有效提高电能输出量。

[0034] 接着参阅图1和图2，进一步地，所述热电子发电组件包括阴极3和阳极4；其中，所述热电子发电组件通过阴极3与所述通孔相接触，以便所述热电子发电组件能够通过阴极3与热化学储热元件2进行充分的热交换。优选地，阴极3为套管结构，并且阴极3的尺寸与所述通孔的尺寸相匹配，以便使得阴极3能够与热化学储热元件2充分接触；阳极4优选为实体圆柱，并且阴极3能够套设在阳极4的外部，以便使得阴极3产生的热电子能够快速被阳极4
吸收，从而极大程度地提高所述热化学储热热电子发电装置的发电速率。同时，阴极3与阳极4之间设置有预定间隔；可以理解的是，优选地，阴极3与阳极4之间的预定间隙设置在1微米至100微米之间，以便有效保证阴极3中逸出的电子能够迅速运动至阳极4的附近；进一步优选地，阴极3与阳极4之间采用陶瓷封接的方式进行密封连接。此外，还需要说明的是，阴极3与阳极4之间的预定间隙的具体数值还需要技术人员根据实际产品需求自行设定。本领
域技术人员还能够理解的是，优选地，阴极3由钡钨合金、氧化物或钪酸盐制成；阳极4由半导体材料或者具有低功函数的金属制成，例如钼、镍等；当然，技术人员也可以根据实际使用需求自行选定阴极3和阳极4的材料。

[0035] 另外，所述热电子发电组件还包括设置在阴极3和阳极4上下两端的密封元件，需要说明的是，为了方便展示其他元件的具体结构，密封元件未在图1和图2中示出。由于设置在上下两端的两个密封元件可以分别与阴极3和阳极4的两端相连，同时，又由于阴极3与阳极4之间设置有预定间隙，因此，所述密封元件、阴极3和阳极4能够形成一个环形的密闭空间。优选地，所述密闭空间中储存有铯蒸气和/或钡蒸气；一方面，这些蒸气能够有效降低阴极3和阳极4的功函数，使得阴极3中的电子能够更加容易从表面逸出；另一方面，这些蒸气还能够有效降低阴极3与阳极4之间的空间电荷势垒，以便阴极3中逸出的电子能够更容易
运动至阳极4中。此外，需要说明的是，所述密封元件可以是一体，也可以由多个密封件拼接成一体的密封元件。

[0036] 进一步优选地，所述热化学储热热电子发电装置还包括聚光组件(图中未示出)，所述热电子发电组件和热化学储热元件2放置在所述聚光组件的焦平面内，以便所述聚光
组件能够将太阳辐射聚集至外壳1，使得热化学储热元件2能够通过外壳1吸收更多的热量。
同时，本领域技术人员能够理解的是，优选地，所述聚光组件为菲涅尔聚光器、槽式聚光器、碟式聚光器和塔式聚光器中的至少一种；需要说明的是，当所述聚光组件为塔式聚光器或
碟式聚光器时，技术人员可以采用一次聚光的方式聚焦太阳辐射并将其聚集至外壳1；此
外，技术人员也可以采用二次反射的聚光方式。当然，技术人员也可以根据实际使用情况自行选定聚光组件。

[0037] 接着结合图1对本发明的热化学储热热电子发电装置的发电过程进行详细说明，当太阳辐射照射至外壳1时，外壳1将热量传递给热化学储热元件2，使得热化学储热元件2
的温度不断升高，同时，热化学储热元件2能够将热量传递给所述热电子发电组件的阴极3，此时，阴极3的温度也不断提高，使得阴极3的导带中的电子被不断热化，当电子所具有的能量大于阴极功函数时，电子从阴极3的表面逸出，同时，在微弱的内建电场的作用下，从阴极
3的表面逸出的电子能够投射至阳极4的附近，被阳极4吸收，然后重新回到阳极4的费米能
级上，从而产生电能。此外，当太阳辐射的强度不足时，热化学储热元件2还能够发生放热反应，从而有效稳定阴极3的工作温度，使得阴极3能够持续不断地产生电子，进而有效保证电能的持续产生。

[0038] 再进一步优选地，所述热化学储热热电子发电装置还包括热力循环发电组件；所述热力循环发电组件与所述热电子发电组件和热化学储热元件2相连，并且所述热力循环
发电组件能够将热能转化为电能。具体地，阴极3中的一部分能量通过热辐射的方式传导至阳极4；同时，阴极3中的另一部分能量则通过电子冷凝的方式将能量传导至阳极4，进而促使阳极4的温度上升。另外，热化学储热元件2也能够通过太阳辐射不断吸收热量；因此，将所述热力循环发电组件与所述热电子发电组件和热化学储热元件2相连，并且在所述热力
循环发电组件中储存换热工质，使得所述热力循环发电组件能够通过换热工质与所述热电
子发电组件和热化学储热元件2进行换热。一方面，这些换热工质能够带出热量，从而有效降低阳极4的温度，进而有效提高所述热电子发电组件的发电效率；另一方面，所述热化学储热热电子发电装置还可以通过热力循环发电组件将这些热量转化为电能，从而最大程度
地提高所述热化学储热热电子发电装置的发电效率。优选地，所述热力循环发电组件为斯
特林循环发电机和/或布雷顿循环发电机，当然，技术人员也可以根据实际使用情况自行选定热力循环发电组件。

[0039] 接着参阅图3，该图是本发明的热化学储热热电子发电装置的第二优选实施例的结构示意图；如图3所示，第二优选实施例中所述的热化学储热热电子发电装置具有第一优选实施例中的所有元件，但是，与第一优选实施例中所述的热化学储热热电子发电装置不
同的是，在本发明的第二优选实施例中，所述热化学储热热电子发电装置还包括设置在热
化学储热元件2中的核反应堆燃料棒13。进一步地，当热化学储热元件2中储存的热量不足
时，储存在核反应堆燃料棒13内部的核燃料能够通过发生核反应而产生热量，从而对热化
学储热元件2进行加热，使得热化学储热元件2的温度得到有效保证，以便进一步有效保证
阴极3的温度，进而使得所述热电子发电组件能够持续发电。本领域技术人员能够理解的
是，技术人员可以根据实际使用需求自行设定核反应堆燃料棒13的设置位置。

[0040] 接着参阅图4，该图是本发明的热化学储热热电子发电装置的第三优选实施例的结构示意图；如图4所示，第三优选实施例中所述的热化学储热热电子发电装置具有第一优选实施例中的所有元件，但是，与第一优选实施例中所述的热化学储热热电子发电装置不
同的是，在本发明的第三优选实施例中，所述热化学储热热电子发电装置还包括套设在外
壳1外部的环形燃烧室14。进一步地，当热化学储热元件2中储存的热量不足时，燃烧室14中可以燃烧化石燃料来产生热量，从而对热化学储热元件2进行加热，使得热化学储热元件2
的温度得到有效保证，以便进一步有效保证阴极3的温度，进而使得所述热电子发电组件能够持续发电。可以理解的是，技术人员可以根据实际使用需求自行设定燃烧室14的形状以
及设置位置。

[0041] 接着参阅图5，该图是本发明的热化学储热热电子发电装置的热力循环发电组件为布雷顿联合循环发电装置时的结构示意图；以下将以所述热力循环发电组件为布雷顿联
合循环发电装置时为例来对余热发电过程进行说明。如图5所示，具体地，所述布雷顿联合循环发电装置包括透平5、发电机6、压缩机7和再热器8。优选地，所述发电装置中的换热工质为空气，当空气流经所述热电子发电组件和热化学储热元件2时能够吸收热量，使其自身温度提高至900-1100℃，加热后的空气流经透平5，然后通过透平5不断做功，使得发电机6不断产生电能；最后，空气进入压缩机7中进行压缩，接着使得空气通过再热器8与常温空气进行热交换，之后，空气再次通过所述热电子发电组件和热化学储热元件2进行热交换，从而完成整个循环过程，实现持续发电。

[0042] 接着参阅图6，该图是本发明的热化学储热热电子发电装置的热力循环发电组件为斯特林联合循环发电装置时的结构示意图；以下将以所述热力循环发电组件为斯特林联
合循环发电装置时为例来对余热发电过程进行说明。如图6所示，具体地，所述斯特林联合循环发电装置包括膨胀腔9、压缩腔10、冷却器11和回热器12，其中，所述热电子发电组件和热化学储热元件2的左端与回热器12相连通，所述热电子发电组件和热化学储热元件2的右
端与膨胀腔9相连通。优选地，所述斯特林循环发电装置中的换热工质为空气，空气能够与所述热电子发电组件和热化学储热元件2不断地进行热交换，然后空气在膨胀腔9、所述热
电子发电组件和热化学储热元件2、回热器12、冷却器11以及压缩腔10中来回振荡，同时不断吸放热，进而推动活塞来回移动，使得外接的发电机不断产生电能。进一步地，当空气流经所述热电子发电组件和热化学储热元件2时，所述热电子发电组件的阳极4的温度得到有
效减低，从而极大程度地提高了热电子的产生效率，同时，空气的温度也得以提升，然后空气流经回热器12再进入冷却器11和压缩腔10中，从而推动活塞做功；优选地，冷却器11的壁面温度为50-100℃，放热后的空气经过回热器12后再次流过所述热电子发电组件和热化学
储热元件，同时，推动膨胀腔9中的活塞做功而产生电能。本领域技术人员能够理解的是，优选地，整个斯特林循环的振荡频率保持在25-50Hz。

[0043] 至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

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热化学储热热电子发电装置

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